向天兵 程蕓
1.中國電建集團昆明勘測設(shè)計研究院有限公司;2.云南建投第一勘察設(shè)計有限公司
邊坡的變形破壞、滑移失穩(wěn)一直是危害工程建設(shè)的一大問題,嚴(yán)重時更會危害生命安全。邊坡失穩(wěn)受多種因素影響,如巖土體類型、地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、地下水、地震和人類活動等[1-2],下雨往往又是誘發(fā)邊坡坍塌、坡體滑移、邊坡變形的重要因素。邊坡穩(wěn)定性分析與評價方法主要是定性方法和定量方法,定性方法主要有自然歷史分析法、工程類比法和圖解法,定量方法主要有極限平衡法和數(shù)值分析法。在穩(wěn)定性分析和評價的基礎(chǔ)上,還要根據(jù)工程實際情況,提出加固支護、排水等方面的綜合治理措施[5]。
云南省昆明市某大型工業(yè)廠房西南兩側(cè)邊坡在連續(xù)暴雨后,發(fā)生多處滑塌,為保證邊坡及鄰近建、構(gòu)筑物的安全,需針對邊坡的穩(wěn)定性開展專項勘察、穩(wěn)定性評價并提出治理方案。
項目范圍為廠房南側(cè)及西側(cè)的邊坡,其中西側(cè)邊坡距離廠房3m~5m,坡高約20m,長47m~55m,邊坡坡度40°~70°;南側(cè)邊坡距離廠房5m~8m,坡高13m~18m,長約42m,邊坡坡度80~90°。邊坡工程安全等級為一級。
通過地質(zhì)調(diào)查、鉆探、探槽、巖土取樣試驗、原位測試等手段,查明場地邊坡范圍內(nèi)巖土的分布情況及其特征、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件。通過計算分析評價邊坡現(xiàn)狀的穩(wěn)定性,提出合理的治理措施和建議。
本次勘察屬邊坡專項勘察,在邊坡范圍內(nèi)布設(shè)鉆孔13個,探槽14個。設(shè)計鉆孔深度為15m~25m,鉆孔間距6m~17m,設(shè)計探槽深度為2m~3m,探槽間距11m~17m。
工程場地位于長蟲山山麓的斜坡地帶,處于小江斷裂帶與普渡河-西山斷裂帶之間相對穩(wěn)定的地塊上,場地所在區(qū)域地殼穩(wěn)定性劃分為次不穩(wěn)定區(qū)(Ⅱ2區(qū))相對穩(wěn)定地塊。
擬治理邊坡地貌上處于長蟲山山麓的斜坡地帶,地勢總體上由北向南東緩傾?,F(xiàn)地面相對高差約21m,起伏較大。根據(jù)鉆探揭露的地層結(jié)構(gòu)及成因類型表明,場地地層結(jié)構(gòu)中等復(fù)雜。表層為人工填土,其下依次為第四系坡殘積相、殘積相的粉質(zhì)黏土層,下伏基巖為泥盆系中統(tǒng)組海口組(D2h)。典型地層剖面見圖1。
圖1 邊坡坡體典型剖面圖
采用剪切波波速測試儀進行波速測試,鉆孔等效剪切波速υse分別為250m∕s和268m∕s,判定場地土為中硬土,Ⅱ類場地。場地可不考慮砂土液化的影響。因場地內(nèi)人工填土層分布不均勻,屬于對建筑抗震不利地段。場地抗震設(shè)防烈度為8度,設(shè)計基本地震加速度值為0.20g,設(shè)計地震分組為第三組。地震峰值加速度值為0.20g,反應(yīng)譜特征周期為0.45s。
根據(jù)場地地層分布情況、巖性特征、土體的受力狀態(tài),對黏性土分別選用固結(jié)快剪、直接快剪及浸水飽和快剪三種室內(nèi)剪切試驗,統(tǒng)計結(jié)果見表1。
表1 巖土體抗剪強度指標(biāo)
根據(jù)地質(zhì)調(diào)查、鉆探揭露的巖體物理力學(xué)性質(zhì)、地形地貌及現(xiàn)狀邊坡的主要變形特征分析,西側(cè)邊坡主要為表層坍塌,南側(cè)邊坡主要為沿接觸面的滑動,均屬于推移式滑動。在天然狀態(tài)下,邊坡土層處于地下水位以下,處于堅硬至硬塑狀態(tài),邊坡穩(wěn)定性較好。但當(dāng)長期暴露于雨水中,表層填土層土體松散,為雨水下滲提供了良好的通道。雨水的下滲一方面軟化土體,造成土體力學(xué)性質(zhì)的降低,同時在坡體內(nèi)部產(chǎn)生向下的滲透力,進一步加劇了下滑,導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)。
選取典型縱向剖面6個進行穩(wěn)定性計算,選用復(fù)雜土層圓弧形滑裂面進行計算,按照天然工況(一般工況)、暴雨工況(邊坡土體飽和)和地震工況(考慮地震)分別進行穩(wěn)定性驗算。計算結(jié)果詳見表2。
經(jīng)穩(wěn)定性驗算及分析,揭示出西側(cè)邊坡不穩(wěn)定滑動面為①1、①2層人工填土與②、③層粉質(zhì)黏土接觸面滑動面為圓弧形;南側(cè)邊坡不穩(wěn)定滑動面在③粉質(zhì)黏土中,滑動面為折線形或圓弧形。應(yīng)對邊坡采取相應(yīng)措施,綜合治理,確保建(構(gòu))筑物、人員安全。
擬在西側(cè)邊坡采用放坡噴混凝土+鋼筋錨桿支護,南側(cè)邊坡采用抗滑樁+擋板墻進行支擋。由于場地限制,場地抗滑樁可選用人工挖孔灌注樁,樁徑以800mm~1200mm為宜,以④1全~強風(fēng)化砂巖層作為樁身嵌固段持力層。
抗滑樁有關(guān)設(shè)計參數(shù)列于表3,放坡噴混凝土+錨桿支護設(shè)計參數(shù)建議值列于表4。
表3 抗滑樁設(shè)計參數(shù)
表4 放坡噴混凝土+錨桿支護設(shè)計參數(shù)
雨水的下滲是引起邊坡失穩(wěn)的關(guān)鍵因素。而西側(cè)邊坡現(xiàn)狀整體范圍內(nèi)未設(shè)置排水設(shè)施,南側(cè)邊坡現(xiàn)狀排水溝被雨水沖刷垮塌。如遇強降雨的情況下,地表水、生活用水長期滲入坡體,將會加劇邊坡土體的變形破壞。因此,應(yīng)加強截排水措施。在坡頂設(shè)置截水溝,坡腳、上下級坡面分界處設(shè)置排水溝,在擋板墻設(shè)置泄水孔,并做好坡面封閉措施,防止雨水下滲。
場地西南兩側(cè)邊坡現(xiàn)狀發(fā)生多處滑塌,危及周邊構(gòu)建筑安全。通過地質(zhì)調(diào)查、鉆探、槽探的方式對現(xiàn)場開展了邊坡專項勘察工作,結(jié)合室內(nèi)試驗統(tǒng)計結(jié)果,對邊坡進行了穩(wěn)定性驗算和安全性評價。分析認為:(1)西側(cè)邊坡主要為表層坍塌,南側(cè)邊坡主要為沿接觸面的滑動,均屬于推移式滑動;(2)西側(cè)邊坡不穩(wěn)定滑動面為①1、①2層人工填土與下層粉質(zhì)黏土層接觸面,滑動面為圓弧形。南側(cè)邊坡不穩(wěn)定滑動面在③粉質(zhì)黏土中,滑動面為折線形或圓弧形;(3)根據(jù)西、南兩側(cè)邊坡破壞模式的不同,西側(cè)邊坡采用放坡噴混凝土+鋼筋錨桿支護,南側(cè)邊坡采用抗滑樁+擋板墻進行支擋;(4)雨水下滲軟化是引起邊坡失穩(wěn)的關(guān)鍵因素,因此應(yīng)加強截排水和坡面封閉措施,防止雨水下滲。